基于双向网络药理学策略研究附生功汤对慢性肾衰竭大鼠PTEN/PI3K/AKT/NF-κB通路的影响

Effect of Fushengong Decoction on PTEN/PI3K/AKT/NF-κB Pathway in Rats With Chronic Renal Failure via Dual-Dimension Network Pharmacology Strategy.

作者信息Hongyu Luo, Munan Wang, Ke Xu, Qiyao Peng, Bo Zou, Shi Yin, Chao Yu, Lingyan Ren, Ping Li, Li Tang, Yongbo Peng, Xuekuan Huang
PMID35370667
发布时间2022-03-15
DOI10.3389/fphar.2022.807651

实验完整度

包含网络药理学分析、UHPLC-MS/MS成分鉴定、大鼠体内实验(腺嘌呤诱导CRF模型)及免疫组化和Western blot等分子验证,多层次证据链。

主要模型

腺嘌呤诱导的慢性肾衰竭Sprague-Dawley大鼠模型

重点核对

大鼠品系及来源:8周龄雄性Sprague-Dawley大鼠(200±20 g),购自重庆医科大学实验动物中心 CRF模型诱导:0.5%腺嘌呤饲料喂养3周 药物干预:FSGD剂量8 g/kg,NDQ剂量5 g/kg,灌胃4周 检测指标:血清Cr、BUN、24小时尿蛋白,HE、Masson染色,免疫组化及Western blot检测PTEN、PI3K、p-PI3K、AKT、p-AKT、NF-κB

摘要

概述:中医药治疗慢性肾衰竭(CRF)备受关注,但其机制尚不清楚。网络药理学是探索中药与疾病相互作用机制的有效策略,然而,由于其虚拟筛选的特点,仍需在细胞和/或动物实验中进行验证。本文采用双向网络药理学策略结合体内实验研究了附生功汤(FSGD)的抗CRF机制。方法:利用中药系统药理学(TCMSP)数据库和UHPLC-MS/MS技术从理论与实践两方面鉴定FSGD的有效成分,如槲皮素、芒柄花素和茯苓酸。分别从Swisstarget预测平台和Genecards数据库获得FSGD和CRF的推定靶点。通过双向网络药理学分析获得FSGD与CRF的共有靶点通路,该分析整合了理论上的TCMSP成分-Swisstarget-Genecards-Venn平台分析的交叉共有靶点,以及基于UHPLC-MS/MS鉴定的有效成分-Swisstarget筛选,如TNF和PI3K/AKT。此外,通过腺嘌呤构建的CRF大鼠模型,并用FSGD治疗4周,用系统分子测定验证双向网络药理学研究。结果:从TCMSP数据库和UHPLC-MS/MS分别获得121个和9个有效化合物。经双向网络药理学分析,发现FSGD治疗CRF的可能机制为PTEN/PI3K/AKT/NF-κB通路。体内实验表明,FSGD可通过调节PTEN/PI3K/AKT/NF-κB通路发挥保护肾功能和减轻纤维化的作用。这些发现为FSGD治疗CRF提供了参考。结论:基于理论和实践的双向网络药理学分析,成功预测了FSGD治疗CRF的可能分子机制PTEN/PI3K/AKT/NF-κB,并经体内实验验证。本研究利用双向网络药理学解释了FSGD治疗CRF的关键信号通路,也证明是研究FSGD有效物质和药理的明智策略。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
附生功汤(FSGD)治疗慢性肾衰竭(CRF)的潜在分子机制是什么?
核心机制
FSGD通过上调PTEN表达、抑制PI3K/AKT磷酸化及下游NF-κB信号,从而调节PTEN/PI3K/AKT/NF-κB通路来改善肾功能和减轻肾纤维化。
主要证据
基于双向网络药理学预测,并在腺嘌呤诱导的CRF大鼠模型中得到验证:FSGD显著降低血清BUN、Cr和24小时尿蛋白,减轻肾病理损伤和胶原沉积;免疫组化和Western blot显示FSGD增加PTEN表达,降低PI3K、p-PI3K、AKT、p-AKT和NF-κB表达。
研究意义
该研究为FSGD治疗CRF的机制提供了参考,并证明双向网络药理学是研究中药有效物质和药理学的一种有效策略,为后续药物开发奠定基础。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

化合物鉴定

从理论和实践两个维度鉴定FSGD中的有效活性成分。

从TCMSP数据库筛选FSGD的有效化合物(OB≥30%,DL≥0.18,HL≥4),并通过UHPLC-MS/MS检测FSGD水煎液中的实际成分,筛选候选化合物。

2

网络药理学分析

预测FSGD治疗CRF的潜在靶点和信号通路。

通过Swisstarget和Genecards数据库获取FSGD和CRF靶点,利用Venn图取交集,进行GO和KEGG富集分析,构建PPI网络,获得关键靶点和通路。

3

CRF大鼠模型建立与分组给药

建立CRF模型,评估FSGD的治疗效果。

8周龄雄性SD大鼠适应性喂养1周后,随机分为正常组、模型组、NDQ组和FSGD组,除正常组外,其余组采用0.5%腺嘌呤饲料喂养3周诱导CRF模型,之后模型组、NDQ组、FSGD组分别灌胃生理盐水、NDQ 5 g/kg、FSGD 8 g/kg,连续4周。

4

肾功能与病理检测

评估FSGD对CRF大鼠肾功能和肾组织病理的影响。

检测血清Cr、BUN和24小时尿蛋白;肾脏组织进行HE染色、Masson染色和免疫组化染色。

5

蛋白表达验证

验证PTEN/PI3K/AKT/NF-κB通路相关蛋白的表达变化。

采用Western blot检测肾组织中PTEN、PI3K、p-PI3K、AKT、p-AKT和NF-κB的蛋白表达水平。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
尿毒清颗粒kangchen pharmaceutical Co., Ltd.Z20073256
腺嘌呤----
血清肌酐检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute--
血清尿素氮检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute--
尿蛋白检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute--
PTEN抗体Signalway antibody48756
PI3K抗体Signalway antibody48848
p-PI3K抗体Signalway antibody11508
AKT抗体Signalway antibody48888
p-AKT抗体Signalway antibody11054
NF-κB抗体Signalway antibody48498
Agilent 1290超高效液相色谱系统Agilent--
Q Exactive Focus质谱仪----
Waters UPLC BEH C18色谱柱Waters--
显微镜BX53Olympus Corporation--
化学发光成像系统Odyssey FcLI-COR Biosciences--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型
大鼠品系、性别、周龄、体重、来源;腺嘌呤浓度0.5%饲料;诱导时间3周;饲养条件(SPF级);随机分组方法。
阅读提示:参见2.4 Animal Experiments
药物制备与给药
FSGD配方及比例(Supplementary Table S1);煎煮方法(浸泡30min,煮沸三次);给药剂量8 g/kg;给药频率每日一次(推测);给药时间4周。
阅读提示:参见2.2 Preparation of Fushengong Decoction 和2.4 Animal Experiments
生化指标检测
血清Cr、BUN及24小时尿蛋白的检测试剂盒和操作步骤;采血后离心条件(3500 rpm, 10 min)。
阅读提示:参见2.6 Detection of Metabolic and Biochemical Indicators
组织病理检测
肾脏固定、脱水、包埋、切片厚度(4μm);HE染色和Masson染色的具体步骤和时间;免疫组化步骤、一抗浓度(PTEN 1:100, PI3K 1:100, AKT 1:100, p-AKT 1:100)。
阅读提示:参见2.7 Histological and Immunohistochemical Assays
蛋白表达检测
Western blot抗体浓度(PTEN 1:5000, PI3K 1:2000, p-PI3K 1:500, AKT 1:5000, p-AKT 1:1000, NF-κB 1:2000);内参GAPDH浓度1:5000;封闭条件(5%脱脂牛奶1.5h);蛋白分离和转膜条件。
阅读提示:参见2.8 Western Blotting Analysis